CN104534094B - 一种盾构机注浆罐搅拌轴轴端密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种盾构机注浆罐搅拌轴轴端密封装置，采用轴密封装置，轴密封装置包括与搅拌轴配合的轴套、密封座、密封座安装法兰、密封压紧环、隔离环、油封压板，轴套安装于搅拌轴上，密封座安装法兰与注浆罐的罐体焊接成一体，密封座安装在搅拌轴上，密封座通过定位销、螺栓和弹簧垫圈与所述密封座安装法兰连接，密封压紧环的小端安装于密封座靠近注浆罐的罐体外侧一端的密封条安装槽内，密封压紧环的大端通过双头螺柱和螺母与所述密封座安装法兰连接。本发明通过油脂管路向密封座内注入压力油脂，保持密封压力，保证整个装置的密封效果，从而有效避免了在盾构机施工过程中出现注浆罐频繁漏浆的现象，降低了施工成本，提高了施工效率。

Description

一种盾构机注浆罐搅拌轴轴端密封装置

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，特别是涉及一种盾构机注浆罐搅拌轴轴端密封装置。

背景技术

盾构隧道掘进机，简称盾构机，是一种隧道掘进的专用工程机械，现在已经广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。

目前，在采用盾构机进行隧道掘进施工时，因盾构机的刀盘开挖直径大于管片外径，故当拼装完成的管片环脱出盾尾后，地层与管片之间会形成一定的建筑空隙，为避免此建筑空隙造成地表沉降，影响周围建筑物，在盾构机上配置有同步注浆系统，在施工过程中同步将浆液注入到建筑空隙中，当浆液凝固后对地层形成支撑，且对隧道形成一道有力防线。

注浆罐作为运输和储存同步注浆浆液的设置，在同步注浆系统中具有重要地位。由于同步注浆浆液是根据不同地质条件混合配比的一种具有缓凝早强的合易好的特殊浆液，为防止在运输和储存的过程中，浆液出现凝固，注浆罐中设置有搅拌轴，对浆液进行不间断的搅拌。

申请人通过研究和试验，发现现在的注浆罐结构至少存在以下问题：

由于注浆罐搅拌轴的不间断运转，搅拌轴与注浆罐间的密封装置磨损较快，且由于浆液中含有砂砾，当砂砾进入密封装置时，更是加剧有密封装置的磨损，因此，在施工过程中，注浆罐经常会出现漏浆现象。注浆罐漏浆现象一直为盾构施工单位所诟病和纠结，原因有两个：其一，浆液在施工过程中消耗量较大，成本也较高，大量的漏浆浪费了资源且增大了盾构施工的成本；其二，盾构施工的隧道内渣土、泥浆较多，清理难度较大，泄漏的浆液流入隧道内，与渣土、泥浆混合在一起，时间长了就凝结在一起，使后期渣土的清理工作难度更大。

中国专利文献CN102628515（申请号：201210126102.9）公开的一种盾构设备用砂浆箱搅拌轴密封装置，其包括支架、压紧装置、支撑机构和密封组件，所述压紧机构包括压紧装置I 和压紧装置II，所述压紧装置I 上设有螺塞；所述密封组件包括角密封、角密封压盖、浮动密封、O 型密封圈I、O 型密封圈II、O 型密封圈III 和O 型密封圈IV ；所述支架套置在搅拌轴的外侧与砂浆箱箱体的端板固定，所述支架与所述砂浆箱箱体之间设有所述O型密封圈III，所述角密封通过所述角密封压盖固定在支架靠近所述砂浆箱箱体一侧的端面上；所述压紧装置II 设置在所述支架的内侧并套接固定于所述搅拌轴上，所述压紧装置II 与所述搅拌轴之间设有所述O 型密封圈II，所述压紧装置II 压紧在所述角密封凸出所述支架端面的部分上；所述压紧装置I 亦套接固定于所述搅拌轴上，所述压紧装置I 与所述搅拌轴之间设有所述O 型密封圈IV，所述压紧装置II 和所述压紧装置I 之间固定有支撑机构，所述支撑机构包括轴承座、滚动轴承、内隔环和外隔环，所述轴承座包括主体和设置在主体上的固定台，所述轴承座套置在所述搅拌轴的外侧，所述轴承座上的固定台与所述支架固定，所述轴承座上的固定台与所述支架之间设有所述O 型密封圈I，两个所述滚动轴承设置在所述轴承座的主体内，两个所述滚动轴承分别套接固定在所述搅拌轴上，两个所述滚动轴承之间由所述内隔环和所述外隔环隔开，两个所述浮动密封分别设置在所述轴承座的主体两端，所述压紧装置I 和所述压紧装置II 将所述浮动密封分别压紧到所述轴承座的主体两端与所述压紧装置I 和所述压紧装置II 形成的密封腔内；所述搅拌轴上还套接固定有圆螺母，所述圆螺母固定在所述压紧装置I 的外侧。该发明可有效防止浆液从搅拌轴端部漏到砂浆箱外的情况发生，使用寿命增长，更换方便，并且较大地降低了生产成本。但是申请人发现，该发明的结构过余复杂，且设计不合理，造成各个组件相互的配合存在一定的缺陷，从而使得该发明在工况条件差的环境下工作容易造成各个组件的损坏，而影响该发明的密封性能与可靠性。

发明内容

本发明的目的是，针对上述现有技术存在的不足进行改进，为了更好地解决注浆罐的漏浆问题，提供并研究一种盾构机注浆罐搅拌轴轴端密封装置。

本发明的技术方案是：采用轴密封装置，其特征在于，轴密封装置包括与搅拌轴配合的轴套、密封座、密封座安装法兰、密封压紧环、隔离环、油封压板，所述轴套安装于搅拌轴上，所述密封座安装法兰与注浆罐的罐体焊接成一体，所述密封座安装在所述搅拌轴上，且所述密封座通过定位销、螺栓和弹簧垫圈与所述密封座安装法兰连接，所述密封压紧环的小端安装于所述密封座靠近注浆罐的罐体外侧一端的密封条安装槽内，所述密封压紧环的大端通过双头螺柱和螺母与所述密封座安装法兰连接。

其特征在于，搅拌轴的外圆上设有四个O型圈密封槽，并通过四个O型圈与安装于所述搅拌轴上的所述轴套密封，所述轴套与搅拌轴间通过紧固螺钉定位。

其特征在于，所述密封座与所述密封座安装法兰间通过橡胶垫密封。

其特征在于，所述密封座靠近注浆罐的罐体内侧一端的内孔加工有两个VD密封槽，分别安装有一道VD密封圈与安装于搅拌轴上的所述轴套密封，所述密封座靠近注浆罐的罐体外侧一端内孔加工有密封条安装槽，安装有四道密封条与安装于搅拌轴上的所述轴套密封。

其特征在于所述隔离环安装在四道密封条中间，将四道密封条两两分开，且所述隔离环上加工有密封油脂通道。

其特征在于，所述密封座内加工有密封油脂通道，并通过油脂管路注入压力油脂，压力油脂连通至两道VD密封圈中间及所述隔离环处，保持密封压力使得密封座及密封压紧环与搅拌轴上的所述轴套间的密封更紧密。

其特征在于，所述密封压紧环的小端外圆上加工有O型圈槽，所述密封压紧环的小端内孔上加工有U型密封槽，通过O型圈与所述密封座密封，通过U型密封圈与安装于搅拌轴上的所述轴套密封，所述密封压紧环的大端内孔上加工有油封槽，通过安装于油封槽中的油封与安装于搅拌轴上的所述轴套密封，并通过所述油封压板、螺栓和弹簧垫圈对油封进行轴向定位。

其特征在于，通过调整所述密封压紧环与所述密封座安装法兰间的双头螺柱和螺母，可将所述密封座内的密封条压紧，使密封条与轴套间可靠密封。

本发明的工作原理是，通过油脂管路注入压力油脂，压力油脂连通至两道VD密封圈中间及隔离环处，且注入的油脂压力较注浆罐内的浆液压力大，因此，在压紧密封座内的四道密封条，并保持油脂压力的情况下，可使VD密封圈、密封条、U型密封圈等与安装于搅拌轴上的轴套间的密封更加紧密，防止注浆罐内的浆液漏至注浆罐外。

本发明的创新点是，1）采用注入压力油脂的方式，使各密封圈与安装于搅拌轴上的轴套间的密封更加紧密，防止注浆罐内的浆液漏至注浆罐外。2）通过注入压力油脂，可对密封圈及安装于搅拌轴上的轴套进行润滑，减小密封圈与轴套的磨损，延长密封圈与轴套的寿命。3）采用可压缩的密封条密封且设置密封压紧环，由于密封条与搅拌轴间有相对旋转，当密封条磨损严重时，通过调整密封压紧环，可进一步压紧密封条，保证密封性能。4）当密封条磨损至通过调整密封压紧环仍无法再压紧时，通过拆卸密封压紧环可取出密封条并更换新密封条。5）密封座内的四道密封条中间设置有隔离环，可保证压力油脂能够顺利注入密封条处。6）同时采用包含VD密封圈、密封条、U型密封圈、油封、O型圈等多种密封圈的密封结构形式，提高了搅拌轴轴端密封的可靠性。

本发明的有益效果是：1）通过油脂管路向密封座内的密封油脂通道内注入压力油脂，压力油脂在两道VD密封圈之间及隔离环处保持密封压力，使得密封座及密封压紧环与搅拌轴上的轴套间的密封更紧密，密封效果更好。2）此外，由于搅拌轴工作时处于不间断旋转状态，故搅拌轴与密封座及密封压紧环间的密封为动密封，为减小搅拌轴的磨损，在搅拌轴与密封座及密封压紧环间设置轴套，当轴套磨损严重时，只需更换轴套即可。当密封条出现磨损时，密封效果会降低，此时，通过调整密封压紧环与密封座安装法兰间的双头螺柱和螺母，可进一步压紧密封条，当密封条磨损至无法继续压紧时，通过拆除密封压紧环，可将密封条取出并更换，保证整个密封装置的密封效果，有效避免了在盾构机施工过程中出现注浆罐频繁漏浆的现象，降低了施工成本，提高了施工效率。

附图说明

图1、本发明的基本结构示意图。

图2、本发明采用的密封座的结构主视图。

图3、本发明采用的密封座的结构 A—A向剖视图。

图4、本发明采用的密封压紧环的结构主视图。

图5、本发明采用的密封压紧环的结构侧视图。

图6、本发明采用的隔离环的结构主视图。

图7、本发明采用的隔离环的结构侧视图。

图中，各标号所代表的组件是：1、搅拌轴；1a、O型圈槽；2、O型圈；3、密封座；3a、 VD密封槽；3b、密封油脂通道；3c、密封条安装槽；4、VD密封圈；5、密封条；6、隔离环；6a、密封油脂通道；7、密封座安装法兰；8、橡胶垫；9、油脂管路；10、螺栓；11、弹簧垫圈；12、O型圈；13、密封压紧环；13a、O型圈槽；13b、U型密封槽；13c、油封槽；14 U型密封圈；15、螺母；16、双头螺柱；17、油封压板；18、螺栓；19、弹簧垫圈；20、油封；21 轴套；22、紧固螺钉；23、定位销；24、注浆罐的罐体。

具体实施方式

下面，结合附图，对本发明的实施例作进一步地详细描述。

如图1、图2、图3所示，本发明的实施例提供了一种盾构机注浆罐搅拌轴轴端密封装置，其采用密封装置，密封装置包括与搅拌轴1配合的轴套21、密封座3、密封座安装法兰7、密封压紧环13、隔离环6、油封压板17等，所述轴套21安装于所述搅拌轴1上，所述密封座安装法兰7与注浆罐的罐体24 焊接成一体，所述密封座3安装在所述搅拌轴1上，且所述密封座3通过定位销23、螺栓10和弹簧垫圈11与所述密封座安装法兰7连接，所述密封压紧环13小的端安装于所述密封座3靠近注浆罐的罐体24外侧一端的密封条安装槽3c内，所述密封压紧环13的大端通过双头螺柱16和螺母15与所述密封座安装法兰7连接。

具体地，所述搅拌轴1外圆上加工有四个O型圈密封槽1a，并通过四个O型圈2与安装于所述搅拌轴1上的所述轴套21密封，所述轴套21与所述搅拌轴1间通过紧固螺钉22定位。

具体地，所述密封座3与所述密封座安装法兰7间通过橡胶垫8密封。

具体地，所述密封座3靠近注浆罐的罐体24内侧一端的内孔加工有两个VD密封槽3a，分别安装有一道VD密封圈4与安装于所述搅拌轴1上的所述轴套21密封，所述密封座3靠近注浆罐的罐体24外侧一端的内孔加工有密封条安装槽3c，安装有四道密封条5与安装于所述搅拌轴1上的所述轴套21密封。

优选地，参见图1、图6、图7，所述隔离环6安装在四道密封条5中间，将四道密封条5两两分开，且所述隔离环6上加工有密封油脂通道6a。

优选地，参见图1、图2、图3、图4、图5，所述密封座3内加工有密封油脂通道3b，并通过油脂管路9注入压力油脂，压力油脂连通至两道VD密封圈4中间及所述隔离环6处，保持密封压力使得密封座3及密封压紧环13与搅拌轴1上的轴套21间的密封更紧密。

进一步地，所述密封压紧环13的小端外圆上加工有O型圈槽13a，内孔上加工有U型密封槽13b，通过O型圈12与所述密封座3密封，通过U型密封圈14与安装于所述搅拌轴1上的所述轴套21密封，所述密封压紧环13的大端内孔上加工有油封槽13c，通过安装在油封槽13c中的油封20与安装于所述搅拌轴1上的所述轴套21密封，并通过所述油封压板17、螺栓18和弹簧垫圈19对安装在油封槽13c中的油封20进行轴向定位。

优选地，通过调整所述密封压紧环13与所述密封座安装法兰7间的双头螺柱16和螺母15，可将所述密封座3内的密封条5压紧，使密封条5与轴套21间可靠密封。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过油脂管路9向密封座3内的密封油脂通道3b内注入压力油脂，压力油脂在两道VD密封圈4之间及隔离环6处保持密封压力，使得密封座3及密封压紧环13与搅拌轴1上的轴套21间的密封更紧密，密封效果更好。此外，由于搅拌轴1工作时处于不间断旋转状态，故搅拌轴1与密封座3及密封压紧环13间的密封为动密封。为减小搅拌轴1的磨损，在搅拌轴1与密封座3及密封压紧环13间设置轴套21，当轴套21磨损严重时，只需更换轴套21即可。当密封条5出现磨损时，密封效果会降低，此时，通过调整密封压紧环13与密封座安装法兰7间的双头螺柱16和螺母15，可进一步压紧密封条5，当密封条5磨损至无法继续压紧时，通过拆除密封压紧环13，可将密封条5取出并更换，可以保证整个密封装置的密封效果，有效避免了在盾构施工过程中出现注浆罐频繁漏浆的现象，降低了施工成本，提高了施工效率。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种盾构机注浆罐搅拌轴轴端密封装置，采用轴密封装置，其特征在于，轴密封装置包括与搅拌轴（1）配合的轴套（21）、密封座（3）、密封座安装法兰（7）、密封压紧环（13）、隔离环（6）、油封压板（17），所述轴套（21）安装于搅拌轴（1）上，所述密封座安装法兰（7）与注浆罐的罐体（24）焊接成一体，所述密封座（3）安装在所述搅拌轴（1）上，且所述密封座（3）通过定位销（23）、螺栓（10）和弹簧垫圈（11）与所述密封座安装法兰（7）连接，所述密封压紧环（13）的小端安装于所述密封座（3）靠近注浆罐的罐体（24）外侧一端的密封条安装槽（3c）内，所述密封压紧环（13）的大端通过双头螺柱（16）和螺母（15）与所述密封座安装法兰（7）连接；所述密封座（3）靠近注浆罐的罐体（24）内侧一端的内孔加工有两个VD密封槽（3a），分别安装有一道VD密封圈（4）与安装于搅拌轴（1）上的所述轴套（21）密封，所述密封座（3）靠近注浆罐的罐体（24）外侧一端内孔加工有密封条安装槽（3c），安装有四道密封条（5）与安装于搅拌轴（1）上的所述轴套（21）密封。

2.如权利要求1所述的一种盾构机注浆罐搅拌轴轴端密封装置，其特征在于，搅拌轴（1）的外圆上设有四个O型圈密封槽（1a），并通过四个O型圈（2）与安装于所述搅拌轴（1）上的所述轴套（21）密封，所述轴套（21）与搅拌轴（1）间通过紧固螺钉（22）定位。

3.如权利要求1所述的一种盾构机注浆罐搅拌轴轴端密封装置，其特征在于，所述密封座（3）与所述密封座安装法兰（7）间通过橡胶垫（8）密封。

4.如权利要求1所述的一种盾构机注浆罐搅拌轴轴端密封装置，其特征在于，所述隔离环（6）安装在四道密封条中间，将四道密封条两两分开，且所述隔离环（6）上加工有密封油脂通道（6a）。

5.如权利要求1所述的一种盾构机注浆罐搅拌轴轴端密封装置，其特征在于，所述密封座（3）内加工有密封油脂通道（3b），并通过油脂管路（9）注入压力油脂，压力油脂连通至两道VD密封圈（4）中间及所述隔离环（6）处，保持密封压力使得密封座（3）及密封压紧环（13）与搅拌轴（1）上的轴套（21）间的密封更紧密。

6.如权利要求1所述的一种盾构机注浆罐搅拌轴轴端密封装置，其特征在于，所述密封压紧环（13）的小端外圆上设有O型圈槽（14），内孔上加工有U型密封槽（13b），通过O型圈（12）与所述密封座(3)密封，通过U型密封圈(13b)与安装于所述搅拌轴(1)上的所述轴套(21)密封，所述密封压紧环(13)的大端内孔上加工有油封槽（13c），通过安装于油封槽（13c）中的油封（20）与安装于所述搅拌轴（1）上的所述轴套（21）密封，并通过所述油封压板（17）、螺栓（18）和弹簧垫圈（19）对油封（20）进行轴向定位。

7.如权利要求6所述的一种盾构机注浆罐搅拌轴轴端密封装置，其特征在于，通过调整所述密封压紧环（13）与所述密封座安装法兰(7)间的双头螺柱(16)和螺母(15)，可将所述密封座(3)内的密封条(5)压紧，使密封条(5)与轴套(21)间可靠密封。